Το μυστηριώδες αντικείμενο μπορεί να είναι η μικρότερη μαύρη τρύπα που έχει βρεθεί ποτέ

Οι αστρονόμοι εντόπισαν ποια θα μπορούσε να είναι η χαμηλότερης μάζας μαύρη τρύπα που έχει βρεθεί ποτέ.

Όταν τα μεγαλύτερα αστέρια στο Σύμπαν πεθαίνουν, εκρήγνυνται σε σουπερνόβα. Μετά από αυτό το εκρηκτικό γεγονός, μπορούν να ακολουθήσουν μία από τις δύο διαδρομές. Οι μικρότεροι σουπερνόβα αφήνουν πίσω τους αστέρια νετρονίων, τα οποία είναι τόσο πυκνά που έχουν συνήθως διάμετρο μόνο περίπου 20 km. Μεγαλύτερες σουπερνόβα καταρρέουν σε μαύρες τρύπες.

Το πρόβλημα που ενόχλησε τους αστρονόμους σχετικά με αυτή τη διαδικασία είναι ότι φαίνεται να υπάρχει ένα «κενό μάζας» μεταξύ των αστέρων νετρονίων και των μαύρων τρυπών. Δηλαδή, τα αστέρια με τα βαρύτερα νετρόνια ζυγίζουν μόνο 2,5 φορές τη μάζα του Ήλιου μας, ενώ οι ελαφρύτερες μαύρες τρύπες ζυγίζουν 5 ηλιακές μάζες. Υπάρχει κάτι σε αυτό το κενό;

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τα βαρυτικά κύματα:

• Από τα μήλα στα βαρυτικά κύματα:μια σύντομη ιστορία της βαρύτητας
• Μπορούν τα βαρυτικά κύματα να μας διδάξουν για το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας;

Αποδεικνύεται ότι η απάντηση είναι ναι. Στις 14 Αυγούστου 2019, οι επιστήμονες του Παρατηρητηρίου Βαρυσιολογικών Κυμάτων Συμβολόμετρου Λέιζερ (LIGO) και του συμβολόμετρου Virgo εντόπισαν μια σύγκρουση μεταξύ δύο αντικειμένων, το ένα ζυγίζει 23 ηλιακές μάζες και το άλλο 2,6.

Καθώς αυτά τα δύο αντικείμενα συγχωνεύτηκαν, σε ένα γεγονός που ονομάστηκε GW190814, εκτόξευσαν μια έκρηξη βαρυτικών κυμάτων που τεντώθηκαν και συμπίεσαν τον χωροχρόνο σε 800 εκατομμύρια έτη φωτός μέχρι να φτάσουν στη Γη.

Με 2,6 ηλιακές μάζες, το μικρότερο από τα δύο αντικείμενα πέφτει τακτοποιημένα στο διάκενο μάζας. «Ανακαλύψεις όπως αυτή είναι γρίφοι και μας αναγκάζουν να ξύνουμε λίγο το κεφάλι μας», λέει ο David Reitze, εκτελεστικός διευθυντής του εργαστηρίου LIGO. "Έχουμε παρατηρήσει το αστέρι νετρονίων με τη μεγαλύτερη μάζα ή τη μαύρη τρύπα με τη μικρότερη μάζα;"

Όταν οι LIGO και Virgo εντόπισαν το GW190814, ενημέρωσαν αμέσως την αστρονομική κοινότητα, η οποία έστρεψε τηλεσκόπια στο διάστημα και στο έδαφος στο ίδιο σημείο στον ουρανό. Ωστόσο, κανένα από αυτά τα τηλεσκόπια δεν εντόπισε φως που προερχόταν από τη σύγκρουση:φαινόταν ότι εκπέμπονταν μόνο βαρυτικά κύματα.

Υπάρχουν μερικές πιθανές εξηγήσεις για αυτό.

Πρώτα απ 'όλα, θα μπορούσε απλώς να είναι ότι η συγχώνευση έγινε πολύ μακριά για να παρατηρηθούν εύκολα τα φωτεινά σήματα. Το 2017, το LIGO και η Παρθένος εντόπισαν μια συγχώνευση μεταξύ δύο αστέρων νετρονίων, γνωστών ως GW170817. Το τηλεσκόπιο Fermi της NASA παρατήρησε τη σχετική έκρηξη ακτίνων γάμμα, καθιστώντας το GW170817 το πρώτο αστρονομικό γεγονός που έχει παρατηρηθεί τόσο σε βαρυτικά κύματα όσο και σε φως. Ωστόσο, η σύγκρουση το 2019 έλαβε χώρα έξι φορές πιο μακριά από το GW170817.

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τις μαύρες τρύπες:

• Οι ερευνητές επαληθεύουν τη «εξαιρετικά περίεργη» φυσική της μαύρης τρύπας
• Η μαύρη τρύπα ανακαλύφθηκε μόλις 1.000 έτη φωτός από τη Γη

Εναλλακτικά, το μικρότερο αντικείμενο θα μπορούσε να είναι ένα αστέρι νετρονίων – αν και θα έπρεπε να είναι μεγαλύτερο από ό,τι θα επέτρεπε η τρέχουσα θεωρία σχηματισμού άστρων νετρονίων. Αν ναι, η καθηγήτρια Βίκυ Καλογερά, συν-συγγραφέας της εργασίας, πιστεύει ότι είναι πιθανό το αστέρι νετρονίων να καταβροχθίστηκε ολόκληρο χωρίς να σχιστεί, καθώς το άλλο αντικείμενο στη σύγκρουση ήταν πολύ μεγαλύτερο.

«Σκέφτομαι τον Pac-Man να τρώει λίγη τελεία», λέει ο Καλογερά. «Όταν οι μάζες είναι εξαιρετικά ασύμμετρες, το μικρότερο αστέρι νετρονίων μπορεί να φαγωθεί σε μια μπουκιά». Το αποτέλεσμα θα ήταν μια σύγκρουση που δεν εκπέμπει καθόλου φως, μόνο βαρυτικά κύματα.

Ή, εάν επρόκειτο για σύγκρουση μεταξύ δύο μαύρων τρυπών, πιθανότατα αυτό επίσης δεν θα είχε εκπέμψει καθόλου φως. Αυτό θα έκανε το αντικείμενο 2,5 ηλιακής μάζας την ελαφρύτερη μαύρη τρύπα που έχει ανακαλυφθεί ποτέ.

Όποια και αν είναι η αιτία, ο Pedro Marronetti, διευθυντής προγράμματος για τη βαρυτική φυσική στο NSF, πιστεύει ότι είναι μια «καινοφανής εικόνα». «Το χάσμα μάζας ήταν ένα ενδιαφέρον παζλ για δεκαετίες, και τώρα έχουμε εντοπίσει ένα αντικείμενο που χωράει ακριβώς μέσα του», λέει. "Αυτό δεν μπορεί να εξηγηθεί χωρίς να αψηφήσουμε την κατανόησή μας για την εξαιρετικά πυκνή ύλη ή όσα γνωρίζουμε για την εξέλιξη των άστρων."

Ερωτήσεις και απαντήσεις αναγνωστών:Τι θα συνέβαινε αν ένα πολύ ισχυρό βαρυτικό κύμα περνούσε από μέσα μας;

Ρωτήθηκε από:Thomas S Marcotte, ΗΠΑ

Τα βαρυτικά κύματα εξαπλώνονται από οποιοδήποτε βίαιο γεγονός που περιλαμβάνει ύλη – όπως, ας πούμε, η σύγκρουση δύο μαύρων τρυπών. Όπως και η βαρύτητα, ωστόσο, είναι απίστευτα αδύναμα, επομένως θα πρέπει να είστε πολύ κοντά στην πηγή τους για να αισθανθείτε τα αποτελέσματά τους.

Σίγουρα θα ένιωθα περίεργο, καθώς θα δημιουργούσαν μια ρυθμική αίσθηση τεντώματος και σύνθλιψης στο σώμα. Αλλά θα έπρεπε να είσαι τόσο κοντά στον ίδιο τον κατακλυσμό που δεν θα ζήσεις ποτέ για να τον περιγράψεις.

Διαβάστε περισσότερα:

• Πόσο μεγάλη μπορεί να γίνει μια μαύρη τρύπα;
• Μπορούν τα βαρυτικά κύματα να μας διδάξουν για το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας;